作者丨唐一尘
3月27日刊登于《细胞》的一篇论文报道称，研究人员将微电极列阵植入两组人脑，从而将运动功能定位到了低至单个神经细胞的水平上。
研究表明，一个被认为只控制身体某一部分的区域，实际上在一系列运动功能中起作用。它还证明了不同的神经元是如何相互协调的。
一直以来，定位大脑中的不同部位并确定它们如何与思想、行动及其他神经功能相对应，是神经科学研究的核心问题。
利用核磁共振成像（fMRI）扫描及脑电图（EGG），研究人员粗略地梳理了与不同类型神经活动关联的大脑区域，但不能定位到单个神经元的活动。
论文第一作者、 美国斯坦福大学博士后研究员FrankWillett提到，这项研究首次发现先前被认为只与胳膊及手部关联的大脑区域，也有整个身体的信息，并且这个区域存在可将所有身体部位联系起来的神经编码。
这项新研究的两名受试者都患有四肢瘫痪，四肢功能部分或全部丧失：其中一位患有高位脊髓损伤，而另一位患有肌萎缩性脊髓侧索硬化症。
他们大脑运动皮层中被称为手结区的区域都被植入了电极。人们曾认为手结区只控制手部及胳膊的运动。
受试者被要求完成一些特定任务，如抬起一根手指或扭动脚踝，这时研究人员利用电极测量单个神经元的动作电位，以便研究微阵列在大脑中如何被激活。
结果发现手结区不仅可以被手部及胳膊的运动激活，同样也可以被腿部、脸部及其他身体部位的运动激活。
研究人员还表示，在这项研究中他们关注的另一件事是胳膊和腿部运动的一致。
例如，之前他们认为抬起手腕和抬起脚踝，在运动皮层中的神经活动模式应该是不同的，因为抬起手腕和抬起脚踝涉及到完全不同的肌肉。
但实际上，它们的神经活动模式要相似的多。
这些发现揭示了四肢间在运动皮层中出乎意料的联系，这种联系可能有助于大脑将某一肢体学会的技能转移至另一肢体中。
手结区可分离和稳健的神经调制脸、头以及对侧手臂和腿的运动。
Willett称这些发现对于开发可帮助瘫痪人群重新运动的脑机接口具有重要意义。
“我们曾经认为，要控制身体的不同部位就需要在遍布大脑的很多区域放置植入物，而现在可以只在一个区域放置植入物，就能够探索控制全身的运动。”他说。
本研究是斯坦福大学与布朗大学合作项目BrainGate2的一部分。
BrainGate2是一项多位点临床预试验，聚焦于研发帮助患有神经疾病（如瘫痪、闭锁综合征）人群恢复沟通及独立能力的医疗设备。
斯坦福大学团队的主要焦点是开发上述人群通过脑机接口恢复沟通能力的方法。
脑机接口的一项重要潜在应用，即使瘫痪或患有闭锁综合征的人群可以通过控制鼠标或其他设备实现交流。
研究人员希望能更准确地利用不同的信号，使那些不会说话的人能够使用计算机，因为对于脑机接口来说，来自身体不同部位的神经信号比仅来自手臂或手的信号更容易被分离出来。
（图片均来源于《细胞》及斯坦福大学）
相关论文信息：
http://dx.doi.org/10.1016/j.cell.2020.02.043
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